A robust fault detection method of rolling bearings using modulation signal bispectrum analysis

Envelope analysis is a widely used method for bearing fault detection. To obtain high detection accuracy, it is critical to select an optimal narrowband for envelope demodulation. Fast Kurtogram is an effective method for optimal narrowband selection. However, fast Kurtogram is not sufficiently robust because it is very sensitive to random noise and large aperiodic impulses which normally exist in practical application. To achieve the purpose of denoising and frequency band optimization, this paper proposes a new fault detector based on modulation signal bispectrum analysis (MSB) for bearing fault detection. As MSB results highlight the modulation effects by suppressing stationary random noise and discrete aperiodic impulses, the detector developed using high magnitudes of MSB can provide optimal frequency bands for fault detection straightforward. Performance evaluation results using both simulated data and experimental data show that the proposed method produces more effective and robust detection results for different types of bearing faults, compared with optimal envelope analysis using fast Kurtogram

Multi-physics phenomena influencing the performance of the car horn

Usually cars are equipped with disk horns. In these devices electromagnetic energy is converted into mechanical energy of two nuclei that vibrate and impact each other \u2013 the impacts excite the disk that radiates sound. This paper aims at understanding the results of acoustic tests carried out on horns with different excitation voltages and different mounting brackets. Since many non-linear phenomena are inherent in the vibrations of the nuclei, a detailed model of the electromechanical system is developed. Results show the dependence of operating frequency on the input voltage and the role played by the various mechanical and electrical parameters on the dynamics of the horn. Particular nonlinear effects, like sub-harmonic excitation, are presented and discussed. A general agreement between experimental results and numerical simulations is found

Review of measurements of the RF spectrum of radiation from lightning

Measurements reported in the literature of the spectrum of electromagnetic radiation from lightning in the frequency range from 1 kHz to 1 GHz are reviewed. Measurements have been made either by monitoring the power received at individual frequencies using a narrow bandwidth recording device tuned to the frequencies under investigation or by recording the transient (time dependent) radiation with a wide bandwidth device and then Fourier transforming the waveform to obtain a spectrum. Measurements of the first type were made extensively in the 1950's and 1960's and several composite spectra have been deduced by normalizing the data of different investigators to common units of bandwidth and distance. The composite spectra tend to peak near 5 kHz and then decrease roughly as (frequency) to the -1, up to nearly 100 MHz where scatter in the data make the behavior uncertain. Measurements of the second type have been reported for return strokes, the stepped leader and for some intracloud processes. The spectrum of first return strokes obtained in this manner is very similar to the composite spectra obtained from the narrow-band measurements

Contribution to Efficient Use of Narrowband Radio Channel

Předkládaná práce se soustředí na problematiku využívání úzkopásmového rádiového kanálu rádiovými modemy, které jsou určené pro průmyslové aplikace pozemní pohyblivé rádiové služby, specifikované v dominantní míře Evropským standardem ETSI EN 300 113. Tato rádiová zařízení se používají v kmitočtových pásmech od 30 MHz do 1 GHz s nejčastěji přidělovanou šířkou pásma 25 kHz a ve většině svých instalací jsou využívána ve fixních nebo mobilních bezdrátových sítích. Mezi typické oblasti použití patří zejména datová telemetrie, aplikace typu SCADA, nebo monitorování transportu strategických surovin. Za hlavní znaky popisovaného systému lze označit komunikační pokrytí značných vzdáleností, dané především vysokou výkonovou účinnosti datového přenosu a využívaní efektivních přístupových technik na rádiový kanál se semiduplexním komunikačním režimem. Striktní požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu umožňují těmto zařízením využívat spektrum i v oblastech kmitočtově blízkým jiným komunikačním systémům bez nutnosti vkládání dodatečných ochranných frekvenčních pásem. Úzkopásmové rádiové komunikační systémy, v současnosti používají převážně exponenciální digitální modulace s konstantní modulační obálkou zejména z důvodů velice striktních omezení pro velikost výkonu vyzářeného do sousedního kanálu. Dosahují tak pouze kompromisních hodnot komunikační účinnosti. Úpravy limitů příslušných rádiových parametrů a rychlý rozvoj prostředků číslicového zpracování signálu v nedávné době, dnes umožňují ekonomicky přijatelné využití spektrálně efektivnějších modulačních technik i v těch oblastech, kde je prioritní využívání úzkých rádiových kanálů. Cílem předkládané disertační práce je proto výzkum postupů směřující ke sjednocení výhodných vlastností lineárních a nelineárních modulací v moderní konstrukci úzkopásmového rádiového modemu. Účelem tohoto výzkumu je efektivní a „ekologické“ využívání přidělené části frekvenčního spektra. Mezi hlavní dílčí problémy, jimiž se předkládaná práce zabývá, lze zařadit zejména tyto: Nyquistova modulační filtrace, navrhovaná s ohledem na minimalizaci nežádoucích elektromagnetických interferencí, efektivní číslicové algoritmy frekvenční demodulace a rychlé rámcové a symbolové synchronizace. Součástí práce je dále analýza navrhovaného řešení z pohledu celkové konstrukce programově definovaného rádiového modemu v rovině simulací při vyšetřování robustnosti datového přenosu rádiovým kanálem s bílým Gaussovským šumem nebo kanálem s únikem v důsledku mnohacestného šíření signálu. Závěr práce je pak zaměřen na prezentování výsledků praktické části projektu, v níž byly testovány, měřeny a analyzovány dvě prototypové konstrukce rádiového zařízení. Tato finální část práce obsahuje i praktická doporučení, vedoucí k vyššímu stupni využitelnosti spektrálně efektivnějších komunikačních režimů v oblasti budoucí generace úzkopásmových zařízení pozemní pohyblivé rádiové služby.he industrial narrowband land mobile radio (LMR) devices, as considered in this dissertation project, has been subject to European standard ETSI EN 300 113. The system operates on frequencies between 30 MHz and 1 GHz, with channel separations of up to 25 kHz, and is intended for private, fixed, or mobile, radio packet switching networks. Data telemetry, SCADA, maritime and police radio services; traffic monitoring; gas, water, and electricity producing factories are the typical system applications. Long distance coverage, high power efficiency, and efficient channel access techniques in half duplex operation are the primary advantages the system relays on. Very low level of adjacent channel power emissions and robust radio receiver architectures, with high dynamic range, enable for a system’s coexistence with various communication standards, without the additional guard band frequency intervals. On the other hand, the strict limitations of the referenced standard as well as the state of the technology, has hindered the increase in communication efficiency, with which the system has used its occupied bandwidth. New modifications and improvements are needed to the standard itself and to the up-to-date architectures of narrowband LMR devices, to make the utilization of more efficient modes of system operation practically realizable. The main objective of this dissertation thesis is therefore to find a practical way how to combine the favorable properties of the advanced nonlinear and linear digital modulation techniques in a single digital modem solution, in order to increase the efficiency of the narrowband radio channel usage allocated to the new generation of the industrial LMR devices. The main attention is given to the particular areas of digital modem design such as proposal of the new family of the Nyquist filters minimizing the adjacent channel interference, design and analysis of the efficient algorithms for frequency discrimination, fast frame and symbol